江西贛南于都縣銀坑地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)分析

鄧必榮，羅華來(lái)，歐陽(yáng)克貴

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030）

江西贛南于都縣銀坑鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)以1:5萬(wàn)圖幅為評(píng)價(jià)單元尚屬首次，2013年-2015年江西省相繼完成了以縣（市）為單元的1:5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)價(jià)，運(yùn)用柵格數(shù)據(jù)處理方法對(duì)調(diào)查區(qū)進(jìn)行剖分，再根據(jù)縣（市）內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的影響因素來(lái)確定本縣的評(píng)價(jià)因子，計(jì)算權(quán)重和單元格地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強(qiáng)度。本文在“大別-羅霄山區(qū)銀坑幅災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查面上工作”的基礎(chǔ)上，運(yùn)用證據(jù)權(quán)法、地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)法、AHP（層次分析）法等多種方法[1]，對(duì)研究區(qū)地形地理?xiàng)l件、地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況、人類(lèi)工程活動(dòng)情況、氣候氣象條件等因素進(jìn)行單因子?xùn)鸥裰胤诸?lèi)處理，最后運(yùn)用Arcgis map軟件進(jìn)行加權(quán)總和運(yùn)算，圈定出研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖，最終得出研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)4個(gè)，高易發(fā)區(qū)4個(gè)，中易發(fā)區(qū)4個(gè)，低易發(fā)區(qū)3個(gè)，可為地方政府防災(zāi)治災(zāi)提供基礎(chǔ)性資料。

1 研究區(qū)背景

研究區(qū)位于江西省南部，于都縣銀坑鎮(zhèn)范圍位于圖幅中部，四周分別為興國(guó)縣、寧都縣、瑞金市范圍，行政區(qū)劃隸屬贛州市管轄，地理坐標(biāo)：東經(jīng)115°30′～115°45′，北緯26°10′～26°20′，屬1:5萬(wàn)銀坑幅范圍，面積約460km2。

（1）巖土體劃分特征。巖體劃分特征：依巖體的成巖方式、物質(zhì)組成等因素[2]，將區(qū)內(nèi)巖體工程地質(zhì)類(lèi)型劃分為：層狀碎屑巖建造、碳酸鹽巖建造、變質(zhì)巖建造、巖漿巖類(lèi)四個(gè)基本類(lèi)型。又依據(jù)巖性組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及工程地質(zhì)特征，進(jìn)一步將一般碎屑巖劃分為10個(gè)工程地質(zhì)巖組。

（2）水文地質(zhì)特征。根據(jù)地下水在巖石中賦存特征與水力性質(zhì)，將工作區(qū)地下水劃分為松散巖類(lèi)孔隙水、紅色碎屑巖類(lèi)溶隙孔隙水、碳酸鹽巖類(lèi)巖溶水、基巖裂隙水等四大類(lèi)型。其中松散巖類(lèi)孔隙水根據(jù)鉆孔涌水量的大小分三個(gè)等級(jí)（水量中等、水量匱乏、水量極度匱乏）；碳酸鹽巖類(lèi)裂隙溶洞水根據(jù)大泉、暗河流量的大小分為兩個(gè)等級(jí)（水量中等、水量匱乏）；基巖裂隙水根據(jù)巖石成分分為兩個(gè)等級(jí)（水量中等、水量匱乏）；紅色碎屑巖類(lèi)溶隙孔隙水劃分為兩個(gè)等級(jí)。

（3）地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型有滑坡（隱患）、崩塌（隱患）、泥石流，以滑坡（隱患）災(zāi)害為主，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的65.85%。在野外調(diào)查過(guò)程中，江西地調(diào)院對(duì)工作區(qū)于都縣和興國(guó)縣1：5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料作了綜合整理，最后以該整理材料為調(diào)查主要依據(jù)，對(duì)全區(qū)開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查（核查），對(duì)全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害404處（含5處新增災(zāi)害點(diǎn)，包括3處滑坡、1處崩塌、1處泥石流），其中滑坡（隱患）266處（其中中型威脅人口≥10人，100處；小型威脅人口＜10人，166處）、崩塌（隱患）137處（其中中型威脅人口≥10人，72處；小型威脅人口＜10人，65處）、泥石流1處。

2 研究方法

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)評(píng)價(jià)采用定性與定量分析相結(jié)合的方法，根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)要求(2019)》，采用證據(jù)權(quán)法、地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)法、AHP（層次分析）法，對(duì)各調(diào)查區(qū)地形地理?xiàng)l件、地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況、人類(lèi)工程活動(dòng)情況、氣候氣象條件等因素進(jìn)行單因子?xùn)鸥裰胤诸?lèi)處理，在此基礎(chǔ)上，著重考慮地質(zhì)災(zāi)害的形成條件，運(yùn)用證據(jù)權(quán)法，對(duì)影響地質(zhì)災(zāi)害的各因子進(jìn)行層次分析，進(jìn)行矩陣運(yùn)算、歸一化處理求得各因子的權(quán)重，最后運(yùn)用Arcgis map軟件進(jìn)行加權(quán)總和運(yùn)算，圈定出地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)法

像元大小設(shè)定：對(duì)調(diào)查區(qū)矢量圖層均進(jìn)行柵格化，所有因子圖層進(jìn)行柵格處理，考慮到調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模，為了較準(zhǔn)確反映地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)際情況，設(shè)定每個(gè)像元大小為25m×25m。在此基礎(chǔ)上，充分考慮各個(gè)因子圖層，對(duì)各個(gè)因子圖層進(jìn)行柵格處理，提取各因子變量。

2.2 計(jì)算方法

地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)的計(jì)算方法：

式中：Z—地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)；Zq—潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)；r1—潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度權(quán)值，一般經(jīng)驗(yàn)取值0.7；Zx—現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)；r2—現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度權(quán)值，一般經(jīng)驗(yàn)取值0.3。

2.3 潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算

潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)（Zq）按以下公式計(jì)算：

式中：Ti分別為控制評(píng)價(jià)單元地質(zhì)災(zāi)害形成的地質(zhì)條件(D)、地形地貌條件(X)、氣候植被條件(Q)、人為條件（R）充分程度的表度分值，各評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取與評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)具體情況而定。Ai分別為各形成條件的權(quán)值。

崩滑流潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算：

（1）評(píng)價(jià)因子的確定。根據(jù)調(diào)查區(qū)崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的影響因素來(lái)確定崩滑流的評(píng)價(jià)因子，但主要評(píng)價(jià)因子以?xún)?nèi)在因素為主，主要為地質(zhì)條件(D)、地貌條件(X)、氣候條件(Q)和人為條件（R）(表1)。

表1 研究區(qū)崩滑流地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評(píng)價(jià)因子及權(quán)重

（2）評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定。評(píng)價(jià)因子為地質(zhì)條件（D）、地形地貌（X）、氣候條件（Q）和人為條件（R），確定各個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重采用層層分析法。層層分析法結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)表2。

表2 層次分析法結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)表

通過(guò)綜合判斷矩陣模型結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)計(jì)算一致性符合要求，通過(guò)分析計(jì)算，各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值為：AD=0.3511；AX=0.3492；AQ=0.0761；AR=0.2316。

（3）指標(biāo)因子的信息提取。

a、巖土類(lèi)型：控制崩塌、滑坡、泥石流形成的巖土條件主要與巖體（層）性質(zhì)、風(fēng)化殘積層厚度、巖體層面、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及其產(chǎn)狀等密切相關(guān)。結(jié)合銀坑幅地質(zhì)資料和野外調(diào)查情況，將圖幅內(nèi)巖土體按工程地質(zhì)巖組劃分為四個(gè)等級(jí)，并進(jìn)行分級(jí)賦值，根據(jù)巖土等級(jí)對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)像元進(jìn)行信息提取及指數(shù)化。

b、地質(zhì)構(gòu)造：根據(jù)野外調(diào)查與分析，充分考慮到地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)模對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響，并對(duì)構(gòu)造的發(fā)育程度賦以不同的分級(jí)值，將像元內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造分為四個(gè)等級(jí)，對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)像元按照四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息提取及指數(shù)化。本次評(píng)價(jià)以每個(gè)象元范圍內(nèi)斷裂構(gòu)造的總長(zhǎng)度來(lái)表示，單位m/625m2。

c、斜坡類(lèi)型：斜坡類(lèi)型的劃分主要是根據(jù)地形和巖層產(chǎn)狀的空間關(guān)系進(jìn)行劃分。本次對(duì)斜坡類(lèi)型的劃分，主要是利用DEM影像，與地層產(chǎn)狀進(jìn)行空間分析，生成伏傾坡、等傾坡、飄傾坡、斜順坡、橫向坡、逆斜坡、逆向坡、近水平層狀坡及塊狀土體，再根據(jù)以上斜坡類(lèi)型的穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步合并，將穩(wěn)定性接近的斜坡類(lèi)型合并為同一類(lèi)（表），共劃分出四類(lèi)。對(duì)柵格圖像進(jìn)行重分類(lèi)，并對(duì)每一個(gè)像元進(jìn)行信息提取及指數(shù)化。

d、坡度：坡度是指地面的傾斜度，是最基本的地貌形態(tài)指標(biāo)。也是影響地表徑流、土壤侵蝕和土地利用的主要因素之一。坡度是環(huán)境的重要控制因子之一，同時(shí)反映外營(yíng)力下侵蝕的強(qiáng)度。通過(guò)提取DEM的高程數(shù)據(jù)，獲取坡度值，以像元大小為單位，對(duì)地形地貌主要的表征指標(biāo)坡度值不同區(qū)間，按四個(gè)等級(jí)進(jìn)行劃分。

e、年降雨量：降雨量也是影響崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的一個(gè)重要因素，根據(jù)實(shí)際調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況結(jié)合銀坑幅年均降雨量等值線圖，將像元內(nèi)的年均降雨量分為4個(gè)等級(jí)，對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)像元按照四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息提取及指數(shù)化。

f、人類(lèi)工程活動(dòng)：區(qū)內(nèi)常見(jiàn)的人類(lèi)工程活動(dòng)有切坡建房、切破修路、水利水電開(kāi)發(fā)和采礦活動(dòng)，這些工程活動(dòng)破壞了當(dāng)?shù)卦械牡刭|(zhì)環(huán)境條件，改變了原始斜坡結(jié)構(gòu)和巖土體的應(yīng)力狀態(tài)，使邊坡穩(wěn)定性降低，當(dāng)在遇到強(qiáng)降雨等其他外在條件的誘發(fā)下，就有可能產(chǎn)生滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因缺乏人口密度數(shù)據(jù)，因此本次成圖過(guò)程中，根據(jù)1：1萬(wàn)地形圖中的房屋密度來(lái)推算人口密度，生成人口密度因子?xùn)鸥駡D，將人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)度分為四個(gè)等級(jí)：強(qiáng)、較強(qiáng)、中等、弱，然后對(duì)每一個(gè)像元進(jìn)行信息提取及指數(shù)化。

g、風(fēng)化層厚度：巖石在冰雪雨水、熱脹冷縮的共同作用下，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)，常使表層巖石強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)松散，內(nèi)聚力變小，最后形成松散的土層或風(fēng)化層。在降雨后，土層吸收水分，產(chǎn)生飽和，重力作用下產(chǎn)生坍塌或沖刷侵蝕，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害或水土流失，因此也是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。通過(guò)本次地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)及工程地質(zhì)調(diào)查，收集了大量風(fēng)化層厚度數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，風(fēng)化層的厚度和地質(zhì)災(zāi)害有密切的關(guān)系，因此在本次易發(fā)分區(qū)中，考慮了風(fēng)化層厚度的影響，作為圈定易分區(qū)的一個(gè)重要因子。

采用ARCGIS軟件對(duì)像元的各因子進(jìn)行加權(quán)總和運(yùn)算，生成加權(quán)總和柵格圖，得出各像元的Zq值，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差圈定各易發(fā)區(qū)的下限值。

2.4 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算

現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)（Zx）可以用災(zāi)害點(diǎn)密度、災(zāi)害面積密度以及災(zāi)害體積密度來(lái)求得。

崩塌、滑坡、泥石流強(qiáng)度指數(shù)（Zx）：R=a+b+c；現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度條件程度系數(shù)見(jiàn)表3。

表3 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度條件程度系數(shù)

災(zāi)害點(diǎn)密度對(duì)滑坡、崩塌、泥石流、不穩(wěn)定斜坡的密度進(jìn)行分開(kāi)提取，提取的方法是分別在25m×25m的像元中，計(jì)算單位面積內(nèi)滑坡、崩塌、泥石流、不穩(wěn)定斜坡的個(gè)數(shù)密度、面積密度、體積密度，并按條件程度系數(shù)4、3、2、1四個(gè)等級(jí)進(jìn)行劃分。

2.5 地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)

根據(jù)各單元的地質(zhì)條件、地形地貌、氣候條件及人類(lèi)工程活動(dòng)等條件，利用ARCGIS空間分析功能，求取評(píng)價(jià)像元崩滑流的潛在地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)與現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)，根據(jù)公式Z=Zq·0.7+Zx·0.3，將各地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行換算疊加，獲得評(píng)價(jià)像元的崩滑流綜合危險(xiǎn)性指數(shù)Z值，再采用ARCGIS軟件對(duì)像元的Z值進(jìn)行加權(quán)總和運(yùn)算，生成加權(quán)總和柵格圖，得出各像元的綜合危險(xiǎn)性指數(shù)。

對(duì)各像元值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，并經(jīng)過(guò)多次試圈，與各因子圖層比對(duì)，確定綜合危險(xiǎn)性指數(shù)Z值：

1.66以下則為低易發(fā)區(qū)

3 研究結(jié)果

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃主要以崩滑流區(qū)劃為主，根據(jù)地質(zhì)條件、地形條件、氣象條件及人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度、災(zāi)點(diǎn)分布現(xiàn)狀，將研究區(qū)共劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)15個(gè)，其中地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)4個(gè)，高易發(fā)區(qū)4個(gè)，中易發(fā)區(qū)4個(gè)，低易發(fā)區(qū)3個(gè)（表4）。

表4 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)分區(qū)表

4 結(jié)論

（1）本次研究運(yùn)用證據(jù)權(quán)法、地質(zhì)災(zāi)害綜合危險(xiǎn)性指數(shù)法、AHP（層次分析）法等多種方法，將研究區(qū)共劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)15個(gè)，其中地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)4個(gè)，高易發(fā)區(qū)4個(gè)，中易發(fā)區(qū)4個(gè)，低易發(fā)區(qū)3個(gè)。

（2）本次研究成果可為地方政府國(guó)土空間規(guī)劃、重大工程建設(shè)提供依據(jù)。

（3）本文屬集體勞動(dòng)成果，成文過(guò)程中得到了歐陽(yáng)克貴、趙毅斌高級(jí)工程師的指導(dǎo)在此一并致謝。